Als allgemeine Faustregel gilt, dass massive Partikel (sowohl zusammengesetzte als auch fundamentale) durch die schwache Kraft schnell zerfallen, während weniger massive Partikel dazu neigen, stabiler zu sein. Daher sind Taus kürzerlebig als Myonen, Top-Quarks sind kürzerlebig als Charm-Quarks und alle Mesonen und Baryonen außer Protonen und Neutronen sind höchst instabil. Mein Verständnis ist, dass diese Beziehung weitgehend in den elektroschwachen Gleichungen des Standardmodells erfasst ist.
Gibt es bemerkenswerte Fälle, in denen die Zerfallsrate und die Masse des Teilchens experimentell von der erwarteten Beziehung abzuweichen scheinen?
Lieber Andrew, zuerst habe ich Ihre "Anomalie" bearbeitet, die "Anomalie" sein sollte. Ich konnte es nicht sehen.
Zweitens verwenden alle von Ihnen erwähnten Zerfälle die schwache Kraft, und das elementare Feynman-Diagramm ist immer dasselbe: Es ist ein kubischer Scheitelpunkt mit einem W-Boson, einem zerfallenden Fermion und einem fermionischen Zerfallsprodukt. Die Amplitude ist also im Wesentlichen .
Was jedoch stark von der Masse der Fermionen abhängt, sind die kinematischen Faktoren - der Lorentz-invariante Phasenraum, wenn man so will. Die obige "universelle" Amplitude muss über alle erlaubten Impulse der Endteilchen integriert werden, mit der messen. Außerdem gibt es für jedes Anfangsteilchen.
Der beeindruckendste „Mißerfolg der Dimensionsanalyse“ unter diesen schwachen Zerfällen ist die Zerfallsrate des gewöhnlichen Neutrons – seine Halbwertszeit beträgt zehn Minuten! Das ist eine extrem lange Zeitskala, besonders wenn Sie es mit der von Ihnen erwähnten Halbwertszeit von Top-Quark usw. vergleichen. Beide Zerfälle werden von demselben elementaren Prozess angetrieben, dessen lorentzinvariante Amplitude im Wesentlichen identisch ist! Das Neutron ist so stabil, weil es nur geringfügig schwerer ist als das Proton, das Hauptzerfallsprodukt, und der Phasenraum für die erlaubten Impulse von Elektron und Antineutrino im Endzustand einfach extrem klein ist. (Es gibt wahrscheinlich andere ähnlich lange Halbwertszeiten instabiler Kerne, die durch Beta-Zerfall zerfallen - die nur schwerere Gegenstücke des zerfallenden Neutrons sind. Der Neutronenzerfall ist auch ein einfacher Fall eines Beta-Zerfalls.)
Es gibt keinen beobachteten Widerspruch zwischen einem schwachen Zerfall (eines bekannten Teilchens) und der Vorhersage des Standardmodells. Das ist ein kleiner Einblick in eine viel allgemeinere Tatsache: Das Standardmodell funktioniert einfach universell. Wenn ich der Erste bin, der Ihnen sagt, dass es so ist, ist es bedauerlich.
lurscher